ПЛОТИНИ ТА ЗАТВОРИ ГЕС - Студопедія

Греблі, перегороджуючи русла річки, призначені для створення водосховища і тим самим є найголовнішою спорудою гідровузла для створення напору та регулювання стоку.

Всі греблі діляться, на дві основні групи, що відрізняються один від одного використовуваним матеріалом: греблі бетонні та залізобетонні та греблі ґрунтові (земляні, кам'яно-накидні та кам'яно-земляні).

Бетонні та залізобетонні греблі за конструктивними ознаками діляться на гравітаційні, арочні та контрфорсні. Відмінною ознакою гравітаційних гребель є їхня масивність (рис. 10.4). Велика маса їх і сили зчеплення (тертя) на основі дозволяють споруджувати такого роду греблі на будь-яких грунтах. Вважається, що при висоті до 30-40 м гравітаційна гребля може бути споруджена на слабкому підставі (пісок, глина), а на скельному підставі висота її може досягати 300 м-коду.

По можливості пропуску води такі греблі можуть бути глухими (рис. 10.4, а), тобто такими, що не допускають переливу води через свій гребінь, і водозливними (рис. 10.4,6). Останні виконуються з поверхневими (водозливними) або заглибленими (донними) отворами для пропускання води. Греблі руслових ГЕС складаються зазвичай з глухої та водозливної частини. Високі греблі у вузьких ущелинах часто будуються глухими. У цьому випадку скидання зайвої води здійснюється в обхід греблі поверхневим або тунельним водоскидом. У тілі бетонних гребель зазвичай влаштовуються поздовжні галереї (патерни), призначені контролю фільтрації води через тіло греблі.

Арочні греблі являють собою склепіння, окреслене в плані r вигляді дуги, що упирається своїми кінцями в скельні береги, які і сприймають основну частинутиск води на греблю з боку верхнього б'єфу (рис 105). Висота таких гребель може досягати понад 300 м, проте бетону в ній буде менше, ніж у рівноцінній гратиційній за висотою. Як різновиди такі греблі можуть бути одноарочними та багатоарочними, а також арочно-гравітаційними. У всіх цих випадках греблі можуть містити спеціальні водоскиди.

Контрфорсні греблі виконуються у вигляді залізобетонних ребер (контрфорсів), на які з боку верхнього б'єфу похило укладаються залізобетонні плити 1, що сприймають тиск води (рис 10.6). Контрфорси 2 скріплюються між собою балками жорсткості 3 утворюючи по фронту окремі прольоти. При відповідній конструкції гребеня з низового боку контрфорсні греблі можуть бути водозливними. Висота сучасних великих контрфорсних гребель перевищує 100 м (Зейскал ГЕС-115 м).

Земляні греблі бувають насипними та намивними. Перші влаштовуються шляхом відсипання у вигляді горизонтальних шарів невеликої товщини з подальшим ущільненням укаткою плі трамбуванням з зволоженням грунту, що ущільнюється.

Верховий укіс греблі для захисту від впливу хвиль та льоду зміцнюється в межах зміни рівня води бетонними плитами або каменем (рис. 107,а)

Низовий укіс з боку нижнього б'єфу зміцнюється дерном і забезпечується в деяких випадках горизонтальним майданчиком, званим бермою, який служить для захисту укосу від змиву грунту водою.

Якщо земляна гребля споруджується з водопроникних грунтів (наприклад, великого піску), то для зменшення фільтрації влаштовуютьсяперешкоди у вигляді екрана 3, ядра 5, а іноді і похмура 4 (рис 107 б, в). Ці перепони влаштовуються з маловодопроникного ґрунту, наприклад глини

Для пропуску через тіло греблі фільтруючої води та затримання при цьому винесення дрібних частинок ґрунту на всіх земляних гребель з боку нижнього б'єфу влаштовуються так звані дренажні призми 6.

Величина закладення укосів m-ctgα приймається залежно від властивостей ґрунту та висоти греблі в межах, вказаних для прикладу на рис. 10.7, а.

Непоодинокі випадки спорудження земляних гребель з різних за своїми водопроникними, властивостями ґрунтів. В цьому випадку, чим краще грунт, тим ближче з боку верхнього б'єфу він розташовується (рис. 10.7, г).

Земляні греблі мають дуже широке поширення. Їх будують, зазвичай, глухими. Висота їх досягається 100 м і більше.

Кам'яно-накидні греблі споруджуються шляхом начерку в русло річки з деякою висоти каменю різних розмірів. У міру зростання греблі кам'яна нарис ущільнюється струменем води під тиском, а також спеціальними катками та вібраторами.

Водонепроникність таких гребель досягається шляхом пристрою екрану 3 із залізобетону з боку верхового укосу (рис. 10.7, д), що укладається на спеціальну кам'яну підкладку кладку 7.

Кам'яно-накидні греблі споруджуються, як правило, глухими. Висота їх сягає 300 м-коду.

У кам'яно-земляних гребель більшість їх тіла виконана з кам'яних матеріалів, а протифільтраційний пристрій - з маловодопроникного грунту. Висота їх сягає 300 м і більше (Нурекська ГЕС).

Затвори. Для скидання можливих надлишків води у водосховищах та пропуску її в нижній б'єфспеціальних цілях, а також для пропуску льоду, наносів та плотів греблі та інші споруди ГЕС забезпечуються відповідними затворами. Спеціальні затвори встановлюються також у турбінних трубопроводах.

Залежно від роду отворів, що перекриваються, затвори споруд ГЕС діляться на поверхневі, що закривають водозливні і водоприймальні отвори, куди вода надходить з верхніх шарів водосховища, і глибинні, службовці для закриття глибинних отворів, розташованих нижче рівня води верхнього б'єфу.

З поверхневих затворів слід помститися насамперед плоскі щити та шандори. Перші є основними затворами, другі використовуються при ремонті обладнання та споруд. Плоский затвор поміщається в пазах бугаїв або устоїв і пересувається у вертикальному напрямку (рис 10 8,а). Сприймається ним тиск води передається бикам чи підвалинам. Затвори зазвичай виконуються металевими. Розрізняють затвори ковзні, колісні та каткові. Останні два виготовляються полегшення підйомних зусиль. Передбачаються спеціальні ущільнюючі пристрої для запобігання фільтрації води через зазори між затвором та нерухомими частинами споруд

Шандори є дерев'яними або металевими балками, що укладаються в пазах один на одного у вигляді стінки (рис 10.8, б) Подібні щити і шандори встановлюються також на вході в напірні трубопроводи турбін і па виході з труби, що відсмоктує.

Сегментні затвори є вигнутим по дузі кола щитом, що може повністю обертатися навколо деякої осі, на який насаджені ноги, що підтримують полотнище затвора (рис 10.8,в). Ноги шарнірно закріплені в биках або підвалинах, що сприймають тиск води. При маневруванні затвори обертаються навколо горизонтальної осі положення шарнірів.

У порівнянні з плоским щитом сегментний затвор має ряд переваг при рівних розмірах та масі. Найголовніші з них такі значно менше підйомне зусилля, краща робота в зимових умовах (відсутність обмерзаючих коліс), менша висота бугаїв, можливість автоматичної дії. Однак є й недоліки необхідність більшої довжини засад, неможливість переустановки затвора з отвору в інший.

Вальцові або циліндричні затвори є порожнистим металевим циліндром, що перекриває водозливний отвір і піднімається вгору шляхом перекочування його по зубчастих рейках, розташованих у нішах биків або устоїв (рис 108,г). Для збільшення висоти затвора його циліндр забезпечується спеціальним нижнім, а іноді і верхнім щитками.

Вальцові затвори мають велику жорсткість, тому набули широкого поширення па греблях з важкими умовами зимової служби (навал льоду). Затвори можуть перекривати прольоти шириною до 45-50 м і висотою до 9 м. До недоліків їх слід віднести значну масу та вартість, а також значні розміри бугаїв.

Секторні затвори мають поперечний переріз у вигляді сектора покритого водонепроникною обшивкою, що встановлюється зазвичай по трьох площинах (рис 10.8 д). Під затвором у тілі греблі влаштовується ніша, в яку опускається затвор при

необхідності скидання зайвої води. Затвор обертається на осі, що закріплена в порозі греблі. Управління ним зазвичай гідравлічне. Затвори зручні для скидання льоду та плаваючих тіл з малими втратами води, можуть перекривати прольоти завширшки до 60 м та висотою до 10 м.

Водоскидні глибинні отвори гребель перекриваються глибинними затворами, які можуть бути плоскими,сегментні, циліндричні, дискові і т. д. Перші два типи аналогічні описаним вище (рис. 10.9,а, в).

Засувки (рис. 10.9,6) мають невеликі габарити та діють від гідравлічного або електричного приводу. Конструктивно вони є литими дисками прямокутної або круглої форми, які перекривають галереї або трубопроводи. Ці диски під час відкриття отвору всуваються всередину спеціального кожуха. Засувки застосовуються в основному як робочі затвори на напори до 400 м. Їх діаметр залежить від напору, що використовується, і може досягати декількох метрів.

Циліндричні затвори. Конструктивно затвори є порожнистими циліндрами, що переміщаються по вертикалі (рис. 10.9, г). Своєю бічною поверхнею або дном вони закривають отвори баштових водоприймачів. Через свою громіздкість вони не набули помітного поширення, хоча й мають гарні експлуатаційні якості. Вони використовуються для напорів, що не перевищують 100 м-коду.

Дискові затвори складаються з циліндричного корпусу, в якому на горизонтальній або вертикальній осі обертається диск (рис. 10.9, д). Дискові затвори надійні в експлуатації, є найпоширенішими, виготовляються діаметром до 8,5 м-коду і встановлюються на напірних трубопроводах при натиску до 250-300 м-код (при невеликих діаметрах до 600 м-код ). Управління затвором здійснюється, як правило, за допомогою гідравлічного приводу, який приводиться в дію сервомоторами.

Перевагою затворів є хороші маневрені якості та порівняно низька вартість. Недоліком є складність створення хороших ущільнень і порівняно велика втрата напору.

Голчасті затвори складаються з корпусу та обтічника, всередині якого перемішується плунжер (голка), що закриває та відкриває отвір укорпус (рис. 10.9,е). Затвори мають малі втрати напору та застосовуються при діаметрах трубопроводу до 6,5 м та напорах до 800 м. Встановлюють їх головним чином з низового боку водоспуску. До недоліків відносять високу вартість, складність конструкції та виготовлення.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: